[發明專利]一種用于高速軋制大盤重Ti-6Al-4V合金盤條的方坯及其制備方法

有效

• 申請號: 202011281825.7
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112609086B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 鐘海;黃海廣;李金剛;肖永江;姜浩;楊超;黃曉慧;張浩澤;余堃;高榮
• 申請（專利權）人: 云南鈦業股份有限公司
• 主分類號: C22B9/20
• 分類號: C22B9/20;C22C1/03;C22C14/00;B21J5/00
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;于洪

本發明涉及一種用于高速軋制大盤重Ti?6Al?4V合金盤條的方坯及其制備方法，屬于冶金技術領域。該方法包括包合金包、電極壓制、焊接一次電極、一次裝爐及抽真空、一次爐內焊接及抽真空、一次引弧熔煉及冷卻、清洗平頭、焊接二次電極、二次裝爐及抽真空、二次爐內焊接及抽真空、二次引弧熔煉及冷卻、扒皮、加熱及鍛造等十數個步驟。本發明方法生產的合金方坯為鍛態，內部晶粒經鍛造后在一定程度上得以細化，組織性能也得以優化，且成材率高達95%，生產效率也得以提高，軋制出的鈦合金盤條表面缺陷較少，整體性能優于原來采用機加工方法所生產的盤條性能。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種用于高速軋制大盤重Ti-6Al-4V合金盤條的方坯及其制備方法。

背景技術

Ti-6Al-4V合金（以下簡稱“TC4合金”）具有良好的耐高溫和耐腐蝕性、生物相容性好、比強度高、自身無磁性等一系列的優良特性，被廣泛應用于航天航空、艦船制造、石油化工、兵器、冶金、電力等工業中。TC4合金盤條作為其中的一個中間產品，其生產工藝得到不斷地優化改進，產品性能和質量均得到了很大提升。而這與生產盤條的原料有很大的關系，TC4合金方坯是用于軋制鈦合金盤條的原料，由于TC4鈦合金強度較高，由于加工裝備能力受限，原來生產TC4方坯的方法是將TC4合金圓鑄錠通過機加工（使用車床或鋸床）的方法制得鑄態的150方坯，其規格為150×150×L（W×H×L）mm。使用該方法生產方坯需使用專用的YG8硬質合金刀具及合金鋸條，成本較高，成材率不足80%，生產效率低，生產的方坯為鑄態，其內部顯微組織差異大，軋制后的產品表面質量缺陷較多，產品性能受到缺陷影響明顯。因此如何克服現有技術的不足是目前冶金技術領域亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供及一種用于高速軋制大盤重Ti-6Al-4V合金盤條的方坯及其制備方法。該方法將TC4圓鑄錠經加熱后，利用3t空氣錘經過兩次鍛造制成規格為150×150×L（W×H×L）mm的150方坯。使用該方法生產的TC4合金方坯為鍛態，內部晶粒經鍛造后在一定程度上得以細化，組織性能也得以優化，且成材率高達95%，生產效率也得以提高，軋制出的鈦合金盤條表面缺陷較少，整體性能優于原來采用機加工方法所生產的盤條性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于高速軋制大盤重Ti-6Al-4V合金盤條的方坯的制備方法，包括如下步驟：

步驟（1），包合金包：TC4合金的名義化學成分準備原料；其中，以6.1～6.5wt%計算Al元素的質量百分比；

步驟（2），電極壓制：將步驟（1）原料中的海綿鈦均分成N份，將除海綿鈦以外的其它原料分成N-1份合金包，然后在模具中，從上到下，按照每兩份海綿鈦之間放置一份合金包進行鋪料，接著壓制，形成電極塊；

步驟（3），焊接一次電極：將步驟（2）壓制好的電極塊進行烘干，烘干后再進行焊接；焊接電極塊時采用爐外等離子氬弧焊的焊接方式把6～7塊電極塊焊接成長電極，作為一次自耗電極；

步驟（4），一次裝爐及抽真空：將步驟（3）得到的一次自耗電極裝入真空自耗爐中，一次自耗電極與真空自耗爐中坩堝間隙不小于30mm；在一次自耗電極頂端平面放顆粒料海綿鈦作為起弧料，確定電極裝好后進行封爐，封爐完成后分別來啟將抽真空至爐內的真空度低于6.7Pa；

步驟（5），一次爐內焊接及抽真空：將一次自耗電極與電極桿連接部分的輔助電極焊接牢固；焊接工藝參數：弧電壓為25～35V，弧電流為3.0～5.0kA，焊接時間為30～50s；焊接后冷卻，然后進行爐內放氣并拆爐檢驗焊接質量情況；調整電極桿的升降，使一次自耗電極的底面在法蘭平面之上200mm，將法蘭平面到一次自耗電極底面的這段距離作為起弧間隙；在坩堝底平面放海綿鈦作為引弧料，然后封爐，抽真空至爐內的真空度低于3Pa；